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1.
硫酸根甲烷界面(SMI)是识别海洋沉积物中天然气水合物赋存(甲烷通量)的一个重要生物地球化学标志.通过对南海北部陆坡东沙海域37个站位浅表层沉积物中孔隙水的SO42-和H2S含量变化和沉积物顶空气甲烷含量的变化等地球化学特性进行分析,研究南海北部东沙海域硫酸根甲烷界面(SMI)的分布情况,通过硫酸根变化梯度估算甲烷通量.研究结果显示,东沙海域存在南部深水区"海洋四号"沉积体和北部浅水区九龙甲烷礁两个水合物有利区域,SMI埋深普遍较浅,指示较高的甲烷通量(3.8×10-3~5.9×10-3 mmol/(cm2·a)),与国际上已发现天然气水合物区的地球化学特征相类似.这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,暗示着该区海底之下可能有天然气水合物层赋存. 相似文献
2.
《地球化学》2017,(4)
海底沉积物孔隙水地球化学特征能够快速响应有机质硫酸盐还原作用(OSR)和甲烷缺氧氧化作用(AOM)引起的变化,并记录冷泉渗漏活动的特征。本文对采集自南海东沙海域天然气水合物发育区的重力柱状沉积物孔隙水样品(D17-2015)进行了阴阳离子(SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+))、微量元素(Sr~(2+)、Ba~(2+))、溶解无机碳(DIC)及其δ~(13)C_(DIC)等地球化学分析。在深度剖面上硫酸根离子浓度呈直线降低,确定的硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)约为海底下7.0 m,在紧邻SMTZ界面之下的溶解Ba~(2+)浓度突然增加,同时δ~(13)C_(DIC)(-38.8‰)值极端负偏,说明此站位存在强烈的AOM作用。利用反应-运移模型模拟计算获得的硫酸根向下通量为35.3 mmol/(m~2·a)、甲烷向上的通量为30.0 mmol/(m~2·a)、OSR和AOM消耗硫酸盐的相对比例分别约为15%和85%。这些结果表明AOM作用是占主导作用的生物地球化学过程。 相似文献
3.
海洋水合物的成藏不仅需要合适的温度、压力条件,而且需要充足的气源。一般认为大洋区海底沉积物缺乏丰富的有机质,不具备天然气水合物发育的气源条件。然而最近研究表明洋壳广泛的蛇纹岩化作用可以产生大量的无机成因甲烷,并找到了与蛇纹岩化有关的水合物发育证据。蛇纹岩化过程中不仅有甲烷生成,还生成大量的氢气,很可能形成甲烷–氢气水合物。本文根据IODP 366航次钻探资料,应用甲烷–氢气水合物的热力学模型,计算了马里亚纳弧前三个蛇纹岩泥火山钻探实测获得的不同氢气含量条件下的甲烷–氢气水合物稳定带分布特征。结果显示氢气比例越高,计算获得的甲烷–氢气水合物稳定带底界深度越浅。研究的6个马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山站位中, IODP 1491、1492、1496、1498四个站位可能具备甲烷–氢气水合物发育温压和气体成分组成条件; IODP 1493、1497站位几乎不具备甲烷–氢气水合物的温压和气体组成条件。 相似文献
4.
南海西部陆坡海域海底广泛发育麻坑,其规模和数量在世界范围内均属罕见,但关于它们目前的活动特征尚不清楚。通过对西沙隆起西南部麻坑区采集的两根沉积柱样孔隙水SO^2–4、K^＋、Mg^2＋、Ca^2＋、Sr^2＋以及溶解有机碳（DIC）含量随深度的变化特征的研究,揭示麻坑内与硫酸根消耗有关的生物地球化学过程,并推断麻坑目前的活动状况。采集于麻坑外的C9柱样SO^2–4浓度变化整体呈向下凹的形态降低,减少的硫酸根是被有机质硫酸盐还原作用消耗。采集于麻坑内的C14柱样SO^2–4浓度梯度呈现明显的三段式变化,0.00-0.66 m内SO2–4浓度变化主要受有机质硫酸盐还原作用控制,0.66-3.70 m受有机质硫酸盐还原和甲烷缺氧氧化共同控制,3.70 m以下部分主要受甲烷缺氧氧化作用的影响。根据C14柱样3.7 m以下孔隙水硫酸根浓度梯度计算的硫酸根-甲烷交接带（SMI）约在14.3 m处,甲烷向上扩散的通量约为0.0144 mol/（m^2·a）。此外,2个柱样沉积物孔隙水的Ca^2＋浓度均随深度明显降低,而Mg2＋浓度略微降低,主要与自生碳酸盐矿物沉淀有关。C14的Mg/Ca和Sr/Ca随深度变化指示该柱样沉积物中自生碳酸盐岩矿物主要为高镁方解石。2个柱样的孔隙水地球化学特征显示目前研究区麻坑活动不活跃, C14麻坑中含甲烷流体发生微弱渗漏,可能处于麻坑活动的衰落期。 相似文献
5.
南海东北部岩芯沉积物磁性特征及对甲烷事件的指示 总被引：1，自引：0，他引：1
在甲烷渗漏海域,沉积物磁化率通常表现出异常的低值特征,这与硫酸盐-甲烷转换带（SMTZ）内甲烷厌氧氧化反应（AOM）的发育而导致的自生矿物的形成作用有关。通过测定南海东北部Site DH-CL11、Site 973-2、Site 973-4三个站位400个岩芯沉积物样品的磁化率,并结合三个站位自生黄铁矿丰度和硫同位素等数据探讨了南海北部天然气水合物潜在区沉积物磁化率的变化特征及其对甲烷渗漏事件的指示意义。结果表明:在甲烷异常渗漏海域,上涌甲烷与下渗硫酸盐在SMTZ内发生AOM反应生成了大量的HS-,造成亚铁磁性矿物大量溶解,同时生成大量顺磁性自生黄铁矿,导致沉积物磁化率的异常降低;但是,在HS-不足时,铁硫化物黄铁矿化不充分,会优先生成胶黄铁矿,进而出现二次磁信号。在天然气水合物潜在海域,沉积物磁化率的异常特征可以反映下部甲烷通量的变化,从而指示下伏天然气水合物藏演化,因此能够成为探测天然气水合物藏的一种间接有效的手段,将有助于我国南海北部海域天然气水合物的勘探。 相似文献
6.
南海西沙海槽S14站位的地球化学异常特征及其意义 总被引：22，自引：6，他引：16
西沙海槽具备良好的天然气水合物的形成条件,并已发现与其有关的地球物理标志--模拟海底反射层（BSR）。通过对西沙海槽S14大型活塞站位的孔隙水和沉积物样品进行化学组分、酸解烃和热释光等方面的分析测试,结果发现在海底之下4～5 m区间存在着较明显的高盐高烃异常,其中酸解烃中的甲烷、乙烷、丙烷含量及其热释光值均有所增高,孔隙水中的绝大部分离子及其盐度也存在着明显的升高,这一高盐高烃异常可能是下部与天然气水合物有关的孔隙流体沿着断层向上迁移所致。这些地球化学异常以及模拟海底反射层等地球物理标志显示该站位之下可能存在天然气水合物。 相似文献
7.
南海北部海区海底沉积物中孔隙水的Cl~-和SO_4~(2-)浓度异常特征及其对天然气水合物的指示意义 总被引：41，自引：9，他引：32
报道了中国南海北部海区海底沉积物中孔隙水的Cl-和SO42-质量浓度的变化特征, 圈定了孔隙水中Cl-质量浓度的高值异常区。由于水合物形成过程中的排盐效应, 会使其上覆浅表层沉积物中孔隙水的盐度增高, 因此这些氯离子的高值异常区值得进一步的勘查。对孔隙水中SO42-的质量浓度分析表明, 研究区的一些站位表现出随深度增加SO42-的质量浓度梯度发生明显的变化, 计算的硫酸盐甲烷交接带SMI界面深度均在 10m左右, 与ODP164航次和ODP204航次有天然气水合物的钻孔的SMI界面深度基本吻合, 说明这些站位深部有天然气水合物存在的可能性。 相似文献
8.
在南海北部神狐海域水合物活跃区域开展了一次综合的海洋地质、物理海洋和生态环境调查,10个站位分布在水深1 000~4 000 m范围内的陆坡和深水盆地区域,是南海北部油气活跃的重要区域和天然气水合物试采区域.航次主要对10个海底站位进行了表层沉积物箱式和重力活塞柱状取样.针对天然气水合物试采区域,开展了一台"海燕"水下滑翔机的海洋物理环境连续走航剖面观测.利用海底地震仪在两个站位开展了连续海底地震和微振动观测.进行了站位的分层水体和沉积物样品中微生物学实验研究.初步航次结果展示了沉积物为黏土和软泥.站位和水下滑翔机走航观测提供了水体内海洋物理环境参数变化特征.海底地震仪观测展示了研究区天然地震活动和可能与水合物活动有关的微震动和短持续事件记录.微生物学实验揭示了沉积物中的微生物细菌群落特征. 相似文献
9.
南沙海槽的构造和沉积受控于南海的构造运动和加里曼丹西北大陆边缘的演化,具有适于天然气水合物形成的物源基础、温压条件、输导系统和储藏场所。似海底反射层(BSR)出现在水深650~2 800 m、海底下65~350 m深的晚中新世沉积物中,与褶皱、逆冲推覆构造及穹窿构造有关;沉积物中的甲烷含量和孔隙水的SO24-含量表现出异常变化特征,硫酸盐-甲烷界面(SMI)深度仅为8~11 m;表层沉积的自生石膏和黄铁矿的成岩环境与甲烷流体排溢引起的厌氧甲烷氧化(AOM)有关,这些地球物理和地球化学指标均指示南沙海槽发育天然气水合物。研究表明,南沙海槽沉积物的甲烷以二氧化碳还原型微生物成因为主,少量为混合气,海槽东南部可能是最有潜力的天然气水合物远景区。 相似文献
10.
硫酸根离子（SO42－）是海洋沉积物孔隙水中的重要组分之一。硫酸盐还原菌利用孔隙水中SO42－作为氧化剂氧化沉积物中有机质或甲烷，造成孔隙水中SO42－离子浓度降代，同时使溶解在孔隙水中CO2的碳同位素组成降低。研究表明，在有天然气水合物出现的地区，强烈的甲烷缺氧氧化作用使孔隙水SO42－浓度急剧下降，表现为海底沉积物中硫酸盐－甲烷界面（SMI）较浅。如布莱克海台区，SMI界面为5.1～23.9m，界面附近深解于孔隙水中CO2的δ13C值低达－39％。笔者发现南海北京海区几个站位具有类似于布莱克海台区的较浅的SMI界面（7.5～17.2m）和极低的δ13C值（－29‰），结合其他地质、地球物理和地球化学证据，推测这些站位处可能赋存有天然气水合物，值得开展进一步详查工作。 相似文献
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赤道东北太平洋表层沉积物间隙水中营养盐的剖面分布及其海底扩散通量 总被引：3，自引：0，他引：3
对赤道东北太平洋海域表层沉积物间隙水中硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐等营养盐的剖面分布三个航次的研究表明,研究区在采样深度内沉积物中有机质的分解以硝化作用为主.在水-沉积物界面附近硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐都存在着极陡的浓度梯度, Fick扩散定理的计算结果表明,研究区内硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的海底扩散通量分别为- 886.45～ 42.62 μ mol/(m2· d)、- 3.04～ 5.83 μ mol/(m2· d)和- 189.43～ 21.05 μ mol/(m2· d),且硅酸盐和硝酸盐主要是从沉积物向底层水体扩散,是底层水体营养盐的来源之一;研究区内硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的海底扩散通量存在着一定的时间和空间变化, 这可能与因全球气候变化而导致的沉积环境的改变有关. 相似文献
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《地学前缘》2017,(4):57-65
2013年珠江口盆地东部海域钻探取样结果表明,天然气水合物以不同形态分布于海底之下约10m至稳定带之上的不同深度区间。在GMGS2-08井位置,天然气水合物分别以脉状、块状形态出现在海底之下9~25m和65~80m(与碳酸盐岩有关)深度范围内。地震反射剖面上,含分散状水合物沉积层的底部深度与地震反射剖面上的似海底反射深度很好对应,但没有典型地震反射特征表明近海底沉积物中存在天然气水合物。在研究区另一钻探位置(GMGS2-16),取样也获得存在于近海底处的天然气水合物样品。本文研究以多道高分辨地震数据为基础,利用含天然气水合物沉积物具有较高声波速度的特征,在正演分析近海底存在薄高速层时地震反射速度变化规律的基础上,然后采用沿层速度分析方法获取近海底处的速度,据此推测近海底处天然气水合物的分布特征。结果表明,过GMGS2-08井和GMGS2-16井的地震反射数据的海底速度相干反演表现出明显的高速异常,而在GMGS2-11和GMGS2-12井位置则没有任何速度异常,与钻探取样结果一致。将地震数据的反射特征与区域地质条件进行综合分析,进一步预测这一区域近海底天然气水合物分布模式及地质成因。本文的研究结果为近海底天然气水合物地震探测和识别提供了有效手段,对天然气水合物资源勘探以及深海油气工程安全都具有重要意义。 相似文献
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南海地区天然气水合物资源丰富,针对其分解方式的研究有助于资源的开采.对南海东北部天然气水合物钻探区GMGS08站位岩心沉积物开展沉积学、地球化学分析研究.结果表明:该站位自上而下分布11层含自生碳酸盐岩和双壳碎屑层(其中6层呈粥状沉积)以及2层自生碳酸盐岩灰岩层;各层自生碳酸盐岩除一个样品δ13C值稍高(-38.85×10-3)外,其他的δ13C值介于-41.36×10-3~-56.74×10-3,均低于-40.00×10-3,δ18O值介于2.94×10-3~5.37×10-3,明显偏重,表明其为天然气水合物分解的产物,形成于微生物对甲烷的缺氧氧化作用,甲烷主要源自生物成因;各层自生碳酸盐岩层中的有机质碳同位素负偏明显,最低达-82.44×10-3,可能与微生物活动有关;根据自生碳酸盐岩的分布推断该站位至少发生过6次天然气水合物分解释放,每期次自生碳酸盐岩的差异说明其甲烷通量强弱不同. 相似文献
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南海天然气水合物稳定带厚度分布特征 总被引：1，自引：0，他引：1
天然气水合物在未来能源、自然环境和灾害等方面具有重要的研究意义,其形成除需要充足的气源外,还与温度、压力密切相关。天然气水合物稳定带表明该地区水合物发育与分布的可能范围。以Dickens和Quinby Hunt的甲烷水合物相平衡公式为基础,从地热学角度分析南海甲烷水合物稳定带厚度及其分布特征。研究表明,南海大部分海域均具备形成天然气水合物的条件。由于受海底深度、海底温度、热流等参数的影响,在不同位置发育的水合物稳定带厚度变化较大,最大厚度可达1 100 m,位于吕宋海槽内。水合物稳定带厚度较大的区域主要呈条带状分布在南海中部和东部,大陆边缘水深500 m左右即可形成水合物,说明南海地区具有广泛的天然气水合物形成环境。天然气水合物稳定带厚度仅是水合物厚度的理论值,地层中实际的水合物发育厚度和分布特征还受到气源、构造、沉积等因素的影响。此外,岩石热导率、海底温度、热流和水深等对南海水合物稳定带厚度及其分布有影响。 相似文献
16.
多步分解法初步研究石英砂中甲烷水合物p-T稳定条件 总被引：1，自引：0，他引：1
设计加工了一套研究海底沉积物水合物稳定条件实验装置,采用多步加热分解的方法对不同孔隙度的石英砂沉积物甲烷水合物相态平衡点(p-T稳定条件)进行了初步研究。为校验实验装置和实验方法,首先对甲烷水合物在十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中的生成和分解过程进行了研究,获得的实验数据与文献数据吻合得很好。在此基础上,以4种不同粒径(96~180μm、180~380μm、212~380μm和380~830μm)的石英砂为介质,分别研究了甲烷水合物的p-T稳定条件。结果表明,实验测得的数据与纯水溶液中的结果基本一致,说明在实验所用的不同粒径石英砂构成的孔隙尺度内,毛细管作用对水合物相态点的影响可以忽略。 相似文献
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东沙群岛海域沉积物游离烃和孔隙水特征及其地球化学意义 总被引：1，自引：0，他引：1
对东沙群岛海域HD170和HD196A两个站位，通过系统的顶空气和孔隙水离子取样测试，对柱状样沉积物和底层水中游离甲烷的含量和沉积物孔隙水的离子组成特征以及孔隙水的来源进行了分析。游离气的分析表明，多数沉积物样品中游离甲烷的含量小于20μL／kg，但在HD196A站位，随着沉积物在海底以下埋深的增加，其中的游离甲烷含量迅速增加，在754～774cm，沉积物中游离甲烷的含量达到了7468．66μL／kg，推测其下存在巨大的烃类供应源。孔隙水的^86St／^87Sr同位素测试显示，本文所研究的两个站位沉积物孔隙水来源于正常的海洋沉积过程，而δ^11B的特征表明，沉积物中存在着与海水交换的吸附水，并且HD170站位的交换更多。柱状样沉积物孔隙水中，Ca^2＋、Mg^2＋与SO4^2-浓度表现出随着深度增加而明显降低的趋势，其中HD196A站位的硫酸盐甲烷界面小于10mbsf，暗示了该站位深部很可能赋存天然气水合物。 相似文献
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多孔介质中水合物的热物理参数测量 总被引：1，自引：1，他引：0
利用时域反射技术和非稳态热线法测量热物理特性技术,设计制作了一套用于高压状态下测量含水合物沉积层热物理参数的系统。选择粒级(?)0.18～0.25 mm的细砂作为多孔介质,加入0.3g/L十二烷基硫酸钠(SDS)溶液作为多孔介质中的孔隙水和甲烷气体(纯度为99.9%),模拟沉积物中水合物的生成过程。采用交叉热线法和平行热线法两种方法测量了含水合物沉积层中的导热率,交叉热线法导热率的测量结果为(1.112±0.080)W/(m·K),平行热线法导热率的测量结果为(1.078±0.057)W/(m·K)。 相似文献
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对南海北部海域的DH-CL2站位沉积物样品中顶空气甲烷、碳酸钙、有机碳及孔隙水中总碱度(TA)、NH+4、HPO42-、SO42-含量等地球化学特征进行综合分析,结果显示：孔隙水中总碱度、NH+4、HPO42-含量较高且随深度呈明显增加的趋势,沉积物中有机碳含量较高(绝大部分层位有机碳含量高于0.5%),且随深度缓慢增加,可以为天然气水合物的形成提供充足的物质基础。沉积物中碳酸钙含量较高且随深度降低明显。根据综合分析,本站位的SMI出现在6.6mbsf,依据是在此层位沉积物顶空气甲烷含量剧增、SO42-含量降到低值、沉积物有浓烈的H2S气味、以及总碱度达到最大值。这些地球化学异常特征与国际上已发现有天然气水合物地区的地球化学特征相类似,暗示该采样站位深部沉积物中可能赋存有天然气水合物矿藏。 相似文献
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《地学前缘》2017,(4):15-23
南海东北部天然气水合物赋存类型多样,包括块状、瘤状、薄层状、脉状及分散状等五种形式,独自出现或相互共生成藏,并伴生碳酸盐岩,且分布在水深600~900m、海底及其以下的200m地层之内。其中前四种水合物常形成于浅断裂隙、沉积物层间薄弱带、海底表面等局部地区,粒径大于正常沉积物孔隙,水合物肉眼可见,故又称可视水合物;分散状水合物充填于微米—纳米级孔隙的沉积物中,肉眼难以分辨,故这类水合物为非可视水合物。据钻井揭示,以海底之下90m处地层为界,研究区发育上、下两套水合物矿层,上部水合物矿层以可视水合物为主,下部水合物矿层为非可视水合物。其中上部水合物矿层发育上、下两个水合物层段,在各水合物层段的顶部均发育自生碳酸盐岩,反映为地史时期与水合物藏演化相伴生的古冷泉。综合分析认为,天然气水合物赋存形式及水合物藏演化受控于多种因素作用,包括岩性、粒度、岩相(古河道、扇体)等沉积作用,新构造活动及断层作用,流体及气体运移,以及影响水合物结晶成核生长的热流、盐度、时间等。其中可视水合物主要受构造因素控制,多为活跃流体携带气体以渗漏形式局部聚集形成;而分散状水合物则多受沉积因素影响,气体以扩散形式运移至适宜温压域的沉积层内形成水合物。上新世以来的地质事件是水合物形成分解的诱发因素,冰期、间冰期变化与水合物形成分解有一定耦合关系。水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期—晚更新世,下部水合物矿层形成中更新世早期—中更新世中期;水合物矿藏共经历了3次水合物藏发育期和2次水合物藏破坏期。伴随水合物演化,发育两期自生碳酸盐岩,海底自生碳酸盐岩形成于更新世末期,上部水合物矿层之下段的顶部碳酸盐岩形成于中更新世早期。多层水合物构成的复式水合物矿藏系统,是扩散、渗漏驱动的二元成藏动力学过程综合作用的结果。 相似文献